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Was ist Festkörperchemie?

 

Die Anorganische Festkörperchemie behandelt ein Gebiet der Chemie, das sowohl bezüglich der Grundlagenforschung als auch aus anwendungsbezogener Sicht eine enorme Bedeutung und Ausdehnung besitzt. Annähernd 100 Elemente stehen dem Anorganiker für seine Synthesen zur Verfügung. Ein großer Teil der Produkte existiert nur als Festkörper (z.B. viele Metalloxide, komplexe Oxide, Sulfide und Halogenide, nichtstöchiometrische Verbindungen etc.). Ihre Strukturen sind dementsprechend nicht molekular aufgebaut, sondern besitzen „unendlich“ ausgedehnte Einheiten unterschiedlicher Dimensionalität. Die ausgebildeten Strukturen bedingen die makroskopischen Eigenschaften der daraus entwickelten Materialien. Viele davon sind aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken und im Zuge der Energiewende verstärken sich die Anwendungen in Richtung Energiespeicherung und Energiekonversion.

  • Halbleitermaterialien für die Mikroelektronik
  • Absorbermaterialien für die Photovoltaik
  • Lumineszenzwerkstoffe in LEDs
  • Szintillatormaterialien für die Detektion kurzwelliger Strahlen (Röntgentomographie, Bildspeicherplatten)
  • Nicht-lineare optische Materialien für die optische Signalübertragung und in Lasern 
  • Magnetische Werkstoffe für die Datenspeicherung, Elektromotoren, Hochfrequenztechnik oder Magnetokalorik
  • Ionenleiter für Akkumulatoren und Brennstoffzellen
  • Ferroelektrika für Kondensatoren und für die Hochfrequenztechnik
  • Thermoelektrika für die Stromgewinnung aus Abwärme
  • Materialien für die photovoltaische Wasserspaltung
  • Katalysatoren/Elektroden für Brennstoffzellen
  • Elektrodenmaterialien für Akkumulatoren (insbesondere Li-Ionen-Akku)
  • verschleifeste und korrosionsstabile Materialien
  • Hartstoffe und abrasive Materialien für die Materialbearbeitung
  • Materialien für die heterogene Katalyse bei großtechnischen Prozessen (Zeolithe)

 

Für den Chemiker ergeben sich wegen der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen vielfältige Ansatzmöglichkeiten sowohl theoretischer als auch praktischer Art. Um diese optimal zu nutzen sind, neben einem Repertoir an Synthesemethoden, Kenntnisse der generellen Prinzipien der Kristallchemie ebenso erforderlich wie die Beherrschung spezifischer Untersuchungsmethoden.

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